Иногда самые важные ответы на самые глубокие вопросы приходят в самых неожиданных местах.
В Солнечной системе все, что находится за пределами Нептуна, обычно считается внешними пределами нашего местного района. Единственная миссия, которую мы когда-либо отправляли с конкретной целью запечатлеть мир за пределами последней планеты Солнечной системы, - это «Новые горизонты», которая, как известно, пролетела мимо Плутона в 2015 году. Данные, которые она получила, были беспрецедентными и изменили наше представление не только о Плутон, но его спутники, поверхность, атмосфера и пояс Койпера в целом.
Три года спустя миссия «Новые горизонты» теперь находится на один миллиард миль (~ 1,6 миллиарда км) дальше и быстро приближается к своей новой цели: небольшому объекту пояса Койпера, официально названному 2014 MU69, но получившему прозвище Ультима Туле. В Новый год New Horizons пролетит мимо этого далекого, малоизвестного объекта, сфотографировав его с помощью всего набора своего оборудования. Это миссия, не похожая ни на одну другую, и она расскажет нам о том, как возникла наша Солнечная система.
1 января, в 00:33 по восточному времени, New Horizons максимально приблизится к Ultima Thule, объекту пояса Койпера, который еще не был обнаружен при первом запуске New Horizons. Когда Солнечная система только сформировалась, в ней было много разных регионов:
- внутренняя обугленная область, где любые легкие газы или летучие льды будут выкипать/сублимироваться,
- внешняя прохладная область, где может стабильно образовываться лед,
- и регион за пределами всех известных планет, где этот холодный далекий материал может сливаться в объекты, составляющие внешнюю часть Солнечной системы.
В то время как две внутренние области дали начало планетам, лунам и астероидам, которые мы знаем сегодня, самая внешняя область относительно нетронута.
Конечно, у вас есть самые большие и самые известные миры, которые составляют пояс Койпера и - за ним - облако Оорта. У многих из этих миров есть луны и другие спутники, которые, как считается, возникают в результате столкновений между большими телами. Яркий пример - Плутон с пятью спутниками: Харон, Стикс, Никс, Керберос и Гидра.
Несмотря на то, что New Horizons сфотографировал все эти миры с беспрецедентной детализацией и разрешением, они не говорят нам столько, сколько нам хотелось бы, о материале, из которого Солнечная система сформировалась миллиарды лет назад.. Причину этого легко понять: крупные удары, которые произошли за 4,5 миллиарда лет истории нашей Солнечной системы, загрязнили все, что мы могли бы попытаться узнать от выживших.
Чтобы понять, как наша Солнечная система сначала сформировалась, а затем эволюционировала, чтобы стать такой, какая она есть сегодня, одна из наших великих научных целей - найти эти нетронутые материалы. В поясе астероидов маленькие астероиды, напоминающие груды обломков, являются самыми многочисленными из всех, а также их труднее всего найти, посетить и изучить.
В 2005 году миссия Хаябуса приземлилась на астероиде Итокава размером менее километра и измерила большое количество его свойств. Он обнаружил мир в миниатюре в форме картошки с доказательствами наличия двух основных компонентов чрезвычайно разных плотностей и составов с большим количеством поверхностного щебня. Несмотря на то, что за 4,5 миллиарда лет истории нашей Солнечной системы явно происходили взаимодействия, Итокава был древней реликвией.
Небольшие ледяные объекты пояса Койпера должны дать нам подобный опыт, и просмотр первого из них может показать нам, могут ли существовать «ледяные» объекты или нет.
Вот что делает Ultima Thule невероятной возможностью для всех, кто интересуется тем, как формировалась, развивалась и развивалась Солнечная система. Когда наземные и космические телескопы объединились, чтобы прочесать траекторию полета «Новых горизонтов» после Плутона в поисках подходящих целей, имелся в виду особый набор критериев. Идеальной целью будет:
- доступно всего за несколько лет,
- на орбите, требующей минимального расхода топлива,
- и обнаружены за достаточное время для выполнения требуемых маневров.
Команда New Horizons проделала невероятную работу по поиску Ultima Thule (полная история здесь), но им повезло даже больше, чем они ожидали.
Если вы хотите изучить реликвии, оставшиеся от ранних стадий нашей Солнечной системы, лучше всего найти небольшой объект на стабильной, почти круговой орбите вокруг Солнца. Они должны быть достаточно далеко от Нептуна, чтобы он никогда не влиял на их орбиты, и в то же время достаточно близко, чтобы они по-прежнему состояли из того же материала, который сформировал большую часть нашей Солнечной системы.
Объекты, обладающие всеми этими свойствами, известны как «холодные классические» объекты пояса Койпера: популяция тел, которая остается относительно неизменной с момента, когда Солнечная система впервые образовалась из диска более 4 миллиардов лет назад. назад. Это были данные Хаббла, которые определили его орбиту, с помощью Гайи в калибровке фоновых звезд, проложив путь к нашему открытию такого мира. Это именно то, чем должна стать Ultima Thule, цель New Horizons.
Это именно то, чем не являются Плутон и его спутники. Когда вы формируетесь от массивного столкновения, происходят всевозможные изменения. Атмосфера меняется или полностью исчезает, поэтому ни у одного из спутников Плутона , даже у массивного Харона , нет существенной атмосферы. Объекты различаются, что означает, что спутники Плутона состоят из первобытного материала, который в значительной степени состоял из самых внешних слоев Плутона до столкновения. В общем, его миры испытали насильственные взаимодействия, и материалы этих миров теперь обработаны, а не первозданны.
Вот почему что-то вроде Ultima Thule так важно.
У нас есть возможность, как никогда раньше с этим пролетом. Тщательное изучение Ultima Thule должно дать нам окно в наше прошлое, в которое мы никогда не заглядывали раньше: окно в самые ранние стадии формирования планет в нашей Солнечной системе. Впервые мы увидим планетозималь, оставшуюся до того, как сформировалась первая планета в нашей Солнечной системе, и мы увидим ее с близкого расстояния.
Частица мира, о существовании которого стало известно всего за год до того, как «Новые горизонты» встретились с Плутоном, вот-вот прольет свет на то, из чего наша Солнечная система была сделана в младенчестве.
Ultima Thule гораздо меньше цели, чем был Плутон, и хотя New Horizons приблизится к нему (всего на 2 200 миль или 3 500 км), сам по себе он довольно мал. По оценкам, его диаметр составляет примерно 30 километров (19 миль), и ожидается, что он будет немного больше, чем Стикс или Керберос, но намного меньше, чем Никс или Гидра.
В отличие от любого из этих миров, нам удалось наблюдать, как Ultima Thule проходит перед (или скрытой) фоновой звездой. Это выявило его несферическую форму, и в одной модели он похож на Итокаву по крайней мере в одном отношении: как будто он состоит из двух отдельных областей, соединенных вместе.
Новые Горизонты теперь так далеко, что сигналу требуется почти полдня, чтобы совершить кругосветное путешествие с Земли. На этих расстояниях для загрузки полного набора данных пролета потребуется около 20 месяцев. Но на этот раз первое полное изображение цели New Horizons должно появиться всего через несколько дней.
Уже начался запрограммированный набор команд для облета. Если федеральное правительство останется закрытым, NASA TV, nasa.gov и другие средства массовой информации останутся в автономном режиме, но миссия New Horizons и канал YouTube Лаборатории прикладной физики Джонса Хопкинса продолжат транслировать миссию и ее обновления в прямом эфире.
Что мы найдем? Будут ли у Ultima Thule крошечные спутники на близкой орбите в пределах 2000 км от ее поверхности? Будет ли у него несколько центров масс? Будет ли он иметь однородный цвет и плотность, или у него будут разрешимые особенности поверхности? Из чего он будет сделан? Будет ли атмосфера в таком крошечном мире на таких больших расстояниях?
Впервые мы увидим Солнечную систему такой, какой она была до образования любой из планет. Когда все будет сказано и сделано, у нас будет лучший ответ на космический вопрос о том, откуда мы пришли, чем когда-либо прежде.